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從圖中可以看出，隨著(zhù)水泵轉速的上升，軸向力逐漸增加，增加速率也逐漸增大，軸向力脈動(dòng)幅度也逐漸增大。在0.25s之前，穩態(tài)計算的軸向力與瞬態(tài)過(guò)程的軸向力大小接近，在1.2s之后，穩態(tài)計算的軸向力明顯小于瞬態(tài)計算的軸向力且隨著(zhù)轉速的上升，這個(gè)差值逐漸增加；關(guān)閥啟動(dòng)瞬態(tài)過(guò)程的末期軸向力存在一個(gè)明顯的沖擊峰值。

本文對一臺超低比轉速模型泵在關(guān)死點(diǎn)工況進(jìn)行穩態(tài)和瞬態(tài)關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程的CFD數值模擬，分析了不同啟動(dòng)加速度對瞬態(tài)沖擊揚程的影響，以及關(guān)死點(diǎn)工況穩態(tài)過(guò)程與瞬態(tài)過(guò)程揚程、內流場(chǎng)和軸向力的區別，得到以下結論：

關(guān)死點(diǎn)穩態(tài)工況下?lián)P程-轉速曲線(xiàn)與試驗測得結果的變化趨勢相同，隨著(zhù)轉速的增加，管道泵關(guān)死點(diǎn)揚程逐漸增大；額定轉速處關(guān)死點(diǎn)揚程的模擬值為76.91m，試驗測得關(guān)死點(diǎn)揚程為74.02m，模擬值與試驗值的偏差為3.89%，其余工況最大偏差均小于5%；結果表明，本文對超低比轉速離心泵關(guān)死點(diǎn)處的數值計算方法是可行的。

關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程中，3種不同啟動(dòng)加速度下啟動(dòng)過(guò)程的末期均出現一個(gè)沖擊揚程，隨著(zhù)啟動(dòng)加速度的增大，這個(gè)沖擊揚程也逐漸增大。沖擊揚程的大小分別為83.31m、81.62m和80.13m；模型泵關(guān)死點(diǎn)處的揚程計算值為76.91m，3種不同啟動(dòng)加速度下，啟動(dòng)完成時(shí)的瞬態(tài)揚程分別比穩態(tài)揚程高出8.32%、6.13%、4.19%。瞬態(tài)沖擊揚程模擬值與試驗值的偏差分別為3.99%、2.85%、2.04%，沖擊揚程偏差均在5°%以?xún)取?/p>

在同一時(shí)刻，穩態(tài)過(guò)程泵中間截面的靜壓分布、絕對速度流線(xiàn)分布和相對速度流線(xiàn)分布以及進(jìn)口管路軸截面速度流線(xiàn)分布與關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程中的分布趨勢有差異。隨著(zhù)啟動(dòng)過(guò)程中轉速的增加，這個(gè)差異逐漸縮小，同一時(shí)刻，關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程內部瞬態(tài)流場(chǎng)的發(fā)展總體上滯后于關(guān)死點(diǎn)處穩態(tài)過(guò)程內部流場(chǎng)。

在啟動(dòng)過(guò)程初期穩態(tài)計算的軸向力與瞬態(tài)過(guò)程的軸向力大小接近，啟動(dòng)過(guò)程中后期隨著(zhù)轉速的上升穩態(tài)計算的軸向力明顯小于瞬態(tài)計算的軸向力且隨著(zhù)轉速的上升，這個(gè)差值逐漸增加；關(guān)閥啟動(dòng)瞬態(tài)過(guò)程的末期軸向力存在一個(gè)明顯的沖擊峰值。

1、水泵廠(chǎng)總結了超低比轉速離心泵的研究現狀，基于加大流量法并參考相近比轉速的優(yōu)秀水力模型，對一臺超低比轉速離心泵進(jìn)行了水力設計。

2、基于CFD數值模擬技術(shù)，對超低比轉速離心泵穩定運行工況進(jìn)行三維非定常數值計算，得到了5個(gè)不同流量工況下的外特性，泵中間截面的靜壓，絕對速度和相對速度分布規律，作用在葉輪上徑向力和蝸殼各斷面的壓力脈動(dòng)規律。外特性模擬值與實(shí)驗值對比結果表明：（1)模擬值略高于試驗值，但變化趨勢相同，設計流量處揚程的模擬值為77.68m，模擬值與試驗值的偏差為3.04%，其余工況最大偏差均小于5%；效率的計算值為38.04%，模擬值與試驗值的偏差為3.14%，其余工況最大偏差均小于5%。隨著(zhù)流量的增加，作用在葉輪上的徑向力逐漸減小，徑向力脈動(dòng)的主頻均為295Hz，次頻為590Hz，即1倍和2倍葉頻，徑向力大小和方向時(shí)刻都在變化，呈現六芒星型分布。蝸殼各斷面內壓力脈動(dòng)峰值的大小依次為：P4

3、搭建了適用于超低比轉速離心泵外特性測試及瞬態(tài)特性測試試驗臺，試驗獲得了管道泵的能量特性曲線(xiàn)、關(guān)死點(diǎn)處揚程-轉速曲線(xiàn)、空化特性曲線(xiàn)、關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程瞬態(tài)揚程曲線(xiàn)、泵出口XYZ三向的瞬態(tài)振動(dòng)特性時(shí)域圖、泵進(jìn)口X方向的瞬態(tài)振動(dòng)特性時(shí)域圖和頻域圖。試驗結果表明：（1)模型泵設計點(diǎn)揚程為75.39m，效率為36.88%，NPSHr=1.9m，滿(mǎn)足設計要求。3種不同啟動(dòng)加速度下模型泵關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程電機轉速隨著(zhù)時(shí)間呈線(xiàn)性增加趨勢，隨著(zhù)啟動(dòng)過(guò)程的結束，電機轉速均達到最大值。3種不同啟動(dòng)加速度下，在加速過(guò)程的末期都出現了較為明顯的沖擊揚程和沖擊振動(dòng)加速度峰值，并且隨著(zhù)加速度的減小，沖擊揚程和振動(dòng)加速度峰峰值也有所降低。泵進(jìn)口快速降壓過(guò)程和穩態(tài)未空化過(guò)程相比，在4000Hz?6000Hz處出現了高頻的寬頻振動(dòng)，模型泵進(jìn)口壓力快速降低過(guò)程會(huì )誘導空化發(fā)生的進(jìn)程，導致空化發(fā)生的零界點(diǎn)提前。

4、對模型泵在關(guān)死點(diǎn)工況進(jìn)行穩態(tài)和瞬態(tài)關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程的CFD數值模擬。

結果表明：（1)隨著(zhù)轉速的增加，模型泵關(guān)死點(diǎn)揚程逐漸增大；額定轉速處關(guān)死點(diǎn)揚程的模擬值為76.91m，水泵廠(chǎng)的試驗測得關(guān)死點(diǎn)揚程為74.02m，模擬值與試驗值的偏差為3.89%，其余工況最大偏差均小于5%。（2)3種不同啟動(dòng)加速度下啟動(dòng)過(guò)程的末期均出現一個(gè)沖擊揚程，隨著(zhù)啟動(dòng)加速度的增大，這個(gè)沖擊揚程也逐漸增大，啟動(dòng)完成時(shí)的瞬態(tài)揚程分別比穩態(tài)揚程高出8.32%、6.13%、4.19%。瞬態(tài)沖擊揚程模擬值與試驗值的偏差分別為4.07%、2.95%、2.04%，沖擊揚程偏差均在5%以?xún)?。?)同一時(shí)刻，穩態(tài)過(guò)程泵中間截面的靜壓分布、絕對速度流線(xiàn)分布和相對速度流線(xiàn)分布以及進(jìn)口管路軸截面速度流線(xiàn)分布與關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程中的分布趨勢有差異，隨著(zhù)啟動(dòng)過(guò)程中轉速的增加，這個(gè)差異逐漸縮小，同一時(shí)刻，關(guān)閥啟動(dòng)過(guò)程內部瞬態(tài)流場(chǎng)的發(fā)展總體上滯后于關(guān)死點(diǎn)處穩態(tài)過(guò)程內部流場(chǎng)，關(guān)閥啟動(dòng)瞬態(tài)過(guò)程的末期軸向力存在一個(gè)明顯的沖擊峰值。